關(guān)于橋式抓斗卸船機(jī)科學(xué)運用鋼絲繩的研究

摘 要：橋式抓斗卸船機(jī)是應(yīng)用在碼頭或者港口的機(jī)械設(shè)備，屬于重型裝卸設(shè)備。其應(yīng)用的場合很多，在能源行業(yè)、交通運輸行業(yè)、裝卸行業(yè)等領(lǐng)域多被采用。在裝卸行業(yè)，橋式抓斗卸船機(jī)因其機(jī)構(gòu)布置合理，鋼絲繩纏繞簡單，整機(jī)自重輕且維護(hù)量小等優(yōu)點，逐漸被各港口所采用，成為用戶的首選機(jī)型。因此，橋式抓斗卸船機(jī)鋼絲繩的質(zhì)量和科學(xué)運用逐漸成為關(guān)注的熱點?，F(xiàn)首先介紹了鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)中的應(yīng)用情況和作用，接著分析了鋼絲繩的類型、質(zhì)量及應(yīng)用特點，最后闡述了鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)使用中的維護(hù)及保養(yǎng)，為鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)中的科學(xué)運用提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：橋式抓斗卸船機(jī);鋼絲繩;結(jié)構(gòu)設(shè)計;使用壽命

0 ? ?引言

橋式抓斗卸船機(jī)通常被安裝于岸邊軌道上，其作用為采用抓斗對物料進(jìn)行抓取，然后將物料卸至漏斗，使物料經(jīng)過料斗、機(jī)上分料溜槽等裝置被運送到卸船裝備。一般而言，小車的運行方式是差動牽引，同時橋式抓斗卸船機(jī)還具備防料落水擋板、測風(fēng)儀、超負(fù)荷限制器、夾輪器、檢修行車等機(jī)械裝置。橋式抓斗卸船機(jī)具有獨特的運輸優(yōu)勢，其在不卸下抓斗的情況下能夠吊運清艙機(jī)進(jìn)出船艙，配有載人電梯，同時也設(shè)置了能夠確保機(jī)械設(shè)備安全運行的安全保護(hù)裝置。而各個機(jī)械結(jié)構(gòu)的連接通常用鋼絲繩完成，因此鋼絲繩的安全使用成為研究重點。

1 ? ?鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)中的應(yīng)用

（1）小車總成。如圖1所示，小車總成是由主小車、3個托繩小車和鋼絲繩及其張緊裝置等組成。前托繩小車的行程是主小車行程的一半，其作用是減小起升繩和開閉繩的垂度，確保主小車定位準(zhǔn)確和抓斗正常打開。張緊裝置能使托繩小車正常運行，當(dāng)臂架俯仰時可對托繩小車鋼絲繩變化量進(jìn)行補(bǔ)償。

（2）臂架俯仰機(jī)構(gòu)。如圖2所示，變頻電機(jī)通過聯(lián)軸器來實現(xiàn)臂架的運動，其中臂架的仰起動作和放平動作由卷筒帶動。鋼絲繩在整個機(jī)構(gòu)中起到固定作用，一端固定于卷筒，另一端利用繩夾固定，其中鋼絲繩會穿過不同的滑輪組結(jié)構(gòu)，將整個機(jī)構(gòu)支撐起來，并且在平衡裝置的輔助下進(jìn)行運作。平衡裝置有補(bǔ)償卷筒誤差造成的鋼絲繩受力不均的作用，補(bǔ)償?shù)男谐掏ㄟ^設(shè)在上面的限位開關(guān)限定，當(dāng)該限位開關(guān)報警時，要及時檢查兩側(cè)的鋼絲繩長度并進(jìn)行調(diào)整[1-2]。

（3）起升開閉鋼絲繩纏繞系統(tǒng)。如圖3所示，共有4根鋼絲繩，每根鋼絲繩都和卷筒連接，固定方式為壓板固定。4根鋼絲繩分為兩組，一組鋼絲繩經(jīng)過海側(cè)肩梁滑輪導(dǎo)向直達(dá)臂架頭部改向滑輪組，然后繞過主小車水側(cè)起升開閉滑輪組由快速接頭和抓斗相連;另外一組鋼絲繩繞過主小車的陸側(cè)起升開閉滑輪組由快速接頭和抓斗相連。每次將鋼絲繩安裝完畢后，都需要對整個機(jī)構(gòu)進(jìn)行水平調(diào)試，待達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能對鋼絲繩進(jìn)行固定操作。

（4）臂架俯仰鋼絲繩纏繞系統(tǒng)。如圖4所示，臂架俯仰鋼絲繩纏繞系統(tǒng)能夠完成設(shè)備起升、開閉、俯仰及小車運行傳動鏈的連接。首先鋼絲繩固定在俯仰卷筒上，同樣采用壓板的固定方式進(jìn)行固定，將鋼絲繩通過出繩口，依次通過一端的導(dǎo)向滑輪、俯仰滑輪組、另一端的導(dǎo)向滑輪以及滑輪組，最后返回至塔頭平衡臂的一端固定。另一根鋼絲繩按照與臂架對稱布置的纏繞方式纏繞，固定于塔頭平衡臂的另一端。初次安裝或換繩后，需調(diào)整兩根鋼絲繩長度一致，并且保證平衡滑塊處在槽體的中間位置，調(diào)整好限位開關(guān)，將鋼絲繩兩端固定于卷筒和平衡臂上。鋼絲繩固定端的緊固應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范，達(dá)到規(guī)定的力矩要求并保證受力均勻。

2 ? ?鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)中的應(yīng)用特點

橋式抓斗卸船機(jī)在不同的應(yīng)用場合，因其材料和結(jié)構(gòu)不同，選擇的鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、規(guī)格和長度同樣需要調(diào)整。通過對市場的調(diào)研可知，就目前而言，實際工況對鋼絲繩的質(zhì)量要求越來越高，高強(qiáng)度、長壽命等特點已經(jīng)成為目前生產(chǎn)的必然要求。

2.1 ? ?鋼絲繩的分類及結(jié)構(gòu)多樣性

鋼絲繩端部的常用固定方式包括編結(jié)固定、楔形套筒固定、錐形套筒固定、繩夾固定。按結(jié)構(gòu)鋼絲繩可以分為：（1）點接觸鋼絲繩，各層鋼絲直徑相同。19絲的鋼絲繩較粗，比較耐磨抗蝕，應(yīng)用較多;37絲撓性較好。（2）線接觸鋼絲繩，各層鋼絲直徑不同。W型（又稱瓦林吞型）是粗細(xì)式，X型（西爾型）是外粗式，T型是填充式。鋼絲繩的捻向有4種，具體為右交互捻方式、左交互捻方式、右同向捻方式、左同向捻方式，如圖5所示。繩芯分為麻芯（FC）、天然麻芯（NFC）、合成麻芯（FC）、鋼芯（WC）、繩股芯（WSC）和獨立鋼芯（IWRC）。鋼絲繩級別有五級，分別為1 570、1 670、

1 770、1 870、1 960 MPa。

應(yīng)用于橋式抓斗卸船機(jī)的鋼絲繩結(jié)構(gòu)和組成簡單。早期的橋式抓斗卸船機(jī)使用的鋼絲繩多為進(jìn)口產(chǎn)品，隨著國內(nèi)的科技飛速發(fā)展、科研進(jìn)步，我國自主研發(fā)的鋼絲繩也逐漸占領(lǐng)了市場。當(dāng)然，就目前而言，針對應(yīng)用于橋式抓斗卸船機(jī)的鋼絲繩的需求不僅僅是保證產(chǎn)品的質(zhì)量，還要考慮鋼絲繩的額定生產(chǎn)能力，延長鋼絲繩的使用壽命，保障生產(chǎn)效率，且注重鋼絲繩產(chǎn)品的多樣化[3]。

2.2 ? ?鋼絲繩安全系數(shù)的提高

鋼絲繩安全系數(shù)會影響橋式抓斗卸船機(jī)生產(chǎn)過程中的安全指數(shù)，因此鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量好、使用壽命長，能夠確保橋式抓斗卸船機(jī)的正常使用。隨著鋼絲繩行業(yè)的迅速發(fā)展，其競爭壓力不斷加大，這就促使鋼絲繩產(chǎn)品的質(zhì)量有了大幅度提高，結(jié)構(gòu)也逐漸多樣化，能適用于更多工作場合。鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)作業(yè)中起到承重作用，承重的對象主要為整體機(jī)械及貨物，是橋式抓斗卸船機(jī)上的關(guān)鍵連接部件。當(dāng)橋式抓斗卸船機(jī)正常作業(yè)時，鋼絲繩需要承受機(jī)械和貨物的總重量，在此過程中，鋼絲繩會在拉力的影響下發(fā)生變形及摩擦，摩擦力與拉力呈正比。若鋼絲繩受到的應(yīng)力達(dá)到或超過其強(qiáng)度極限，可能就會發(fā)生部分破損或者斷裂。因此，若要防范上述風(fēng)險，不僅需要優(yōu)化鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，還需要操作、安裝及維護(hù)人員在日常的使用過程中額外注意[4]。

3 ? ?橋式抓斗卸船機(jī)中鋼絲繩的維護(hù)及保養(yǎng)

鋼絲繩的實際剩余使用壽命關(guān)乎橋式抓斗卸船機(jī)整體的安全問題，其影響因素有潤滑以及鋼絲繩的產(chǎn)品質(zhì)量。由于鋼絲繩的使用壽命相對較短，因此在正常使用過程中，需要遵守鋼絲繩日常的安全維護(hù)要求，對鋼絲繩的運作機(jī)構(gòu)和接觸面進(jìn)行充分的潤滑。此外，還需要定期對鋼絲繩纏繞的卷筒、滑輪組等機(jī)械進(jìn)行檢查，觀察其滑動是否正常，磨損狀況如何，是否有疲勞現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)可能存在安全風(fēng)險的鋼絲繩，必須及時進(jìn)行更換，以保證設(shè)備能夠正常運行。

3.1 ? ?鋼絲繩故障分析

滑輪與卷筒都是傳動的零件，所以其軸承的摩擦應(yīng)盡量小些，須常潤滑?；喓途硗灿质卿摻z繩的承載零件，常見的損壞形式為繩槽磨損，主要原因是空載時鋼絲繩在繩槽中處于松弛狀態(tài)，而負(fù)載時鋼絲繩則被拉緊并對輪槽產(chǎn)生一定的壓力，起升或下降時鋼絲繩與滑輪或卷筒間產(chǎn)生相對滑動。另外，由于鋼絲繩對繩槽的偏斜作用，卷筒繩槽尖峰部位會被磨損。有裂紋或繩槽磨損尺寸達(dá)到報廢程度的滑輪或卷筒均不能繼續(xù)使用，這是因為卷筒繩槽嚴(yán)重磨損易使鋼絲繩脫槽跑偏，而滑輪輪緣破碎則會造成鋼絲繩被拉毛或脫槽軋住，最后被拉斷而導(dǎo)致事故發(fā)生。

3.2 ? ?鋼絲繩保養(yǎng)和維修

鋼絲繩磨損快，而且經(jīng)常發(fā)生破裂的現(xiàn)象，其原因多為鋼絲繩和接觸面之間存在臟物或異物，或者在潤滑作業(yè)時未將潤滑脂涂抹均勻，出現(xiàn)潤滑不充分導(dǎo)致?lián)p傷的情況。因此，為了防范這種現(xiàn)象，需要定期或及時對鋼絲繩進(jìn)行清洗并進(jìn)行充分潤滑[5]。同時，在日常作業(yè)時，要時常檢查卷筒上的鋼絲繩纏繞圈數(shù)，通常以3圈作為鋼絲繩作業(yè)的安全圈數(shù);檢查時還需要對固定狀態(tài)進(jìn)行必要的觀察，若固定螺栓發(fā)生松動現(xiàn)象，勢必會導(dǎo)致鋼絲繩松弛，影響傳輸作業(yè)，因此要及時進(jìn)行緊固。

在日常維修時要額外關(guān)注鋼絲繩的潤滑狀態(tài)，需要使用鋼絲繩專用潤滑脂進(jìn)行潤滑。對鋼絲繩進(jìn)行護(hù)理時需要注意表面損傷、腐蝕等物理、化學(xué)作用，防止其性能下降。每次檢查時都需要觀察鋼絲繩的固定是否牢固;若檢查發(fā)現(xiàn)鋼絲繩損壞或變形，要及時進(jìn)行更換，更換部位包括楔形接頭和繩夾，并符合原設(shè)計的型號、規(guī)格及應(yīng)保證的抗拉強(qiáng)度要求。

值得一提的是，開卷時，需要避免鋼絲繩打結(jié)或扭曲;切斷時，需要采取避免繩股散開的措施;安裝時，為防止鋼絲繩損傷或受污染，需避免與不干凈的區(qū)域接觸;不纏繞不相關(guān)的零部件，以避免多余的表面磨損、擦傷或增加繩長。

若鋼絲繩出現(xiàn)繩股擠出、壓扁、彎折、扭結(jié)、籠狀畸變、繩徑減小或增大、表面腐蝕及深坑等現(xiàn)象，為了保證機(jī)械設(shè)備的安全運行，鋼絲繩應(yīng)按報廢處理，需要及時進(jìn)行鋼絲繩的更換作業(yè)[6]。

4 ? ?結(jié)語

本文研究了橋式抓斗卸船機(jī)的關(guān)鍵連接部件——鋼絲繩，分析了不同類型鋼絲繩的適用工況及條件，闡述了鋼絲繩的日常使用方式和日常維護(hù)方法，探討了提高鋼絲繩的安全系數(shù)的方法，對延長鋼絲繩的使用壽命具有一定的參考價值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 郭兆榮.鋼絲繩在橋式抓斗卸船機(jī)中的應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015，12（13）：85.

[2] 孫江濤.橋式抓斗卸船機(jī)鋼絲繩的使用分析[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（2）：263.

[3] 張東，緱慶林，邱俊波，等.橋式抓斗卸船機(jī)鋼絲繩使用及結(jié)構(gòu)分析[J].金屬制品，2012，38（4）：62-65.

[4] 孫文，緱慶林.橋式抓斗卸船機(jī)鋼絲繩的工作特點與生產(chǎn)控制[J].金屬制品，2012，38（1）：71-74.

[5] 王東升.提高卸船機(jī)起升開閉鋼絲繩使用壽命的辦法[J].港口裝卸，2009（4）：23-24.

[6] 李鵬.如何改善卸船機(jī)起升鋼絲繩的使用壽命綜述[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011（20）：1-2.

收稿日期：2021-08-26

作者簡介：王鵬（1981—），男，河北唐山人，碩士研究生，工程師，研究方向：機(jī)電工程。